循環(huán)流化床鍋爐給煤機(jī)防堵塞技術(shù)改造分析

國(guó)能神福（龍巖）發(fā)電有限公司 巫新亮 江志耀 江進(jìn)武 賴惠木 邱祿全

由于鍋爐原煤倉(cāng)采取圓錐形結(jié)構(gòu)，落煤管段內(nèi)徑較小，且存在一定高度，在落煤段燃煤流速緩慢，特別是給煤機(jī)停運(yùn)階段，水分高的細(xì)粉更容易在落煤段粘壁，至完全堵死，可能引起落煤管發(fā)生堵塞，影響給煤機(jī)后續(xù)運(yùn)行。若堵塞嚴(yán)重可能會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組緊急降出力，甚至造成鍋爐不穩(wěn)定燃燒，將增加投油量，嚴(yán)重可能會(huì)造成鍋爐滅火，機(jī)組發(fā)生非計(jì)劃停運(yùn)。因此，針對(duì)給煤機(jī)防堵塞處理較為關(guān)鍵，需要積極進(jìn)行技術(shù)改造升級(jí)。

1 改造需求

目前，在電廠中使用的清堵疏通設(shè)備都有其各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，如使用犁式液壓疏松機(jī)只能對(duì)部分區(qū)域進(jìn)行清潔，并且犁翅容易發(fā)生彎曲和變形，從而導(dǎo)致其功能喪失。由于空氣炮的噴嘴延伸到倉(cāng)內(nèi)的長(zhǎng)度過長(zhǎng)，無法完全清除粘壁煤。犁式液壓疏松機(jī)和空氣炮都采用傳統(tǒng)疏松設(shè)計(jì)，使得其無法有效地對(duì)濕度較高、細(xì)度較大的燃煤進(jìn)行疏松和清除堵塞，也難以實(shí)現(xiàn)牢固粘壁的煤進(jìn)行清堵。

氣動(dòng)電動(dòng)振打錘對(duì)煤倉(cāng)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有較高的要求，同時(shí)伴隨著較大的噪聲，需要人工在現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作。氣動(dòng)錘的故障率相對(duì)較高，并且只有在底部被清空時(shí)，上部的振打才能達(dá)到預(yù)期效果。而使用旋風(fēng)式和矩陣式脈沖氣力脈清堵結(jié)構(gòu)通過壓縮空氣對(duì)粘壁煤進(jìn)行吹掃來實(shí)現(xiàn)的。如果粘壁較為堅(jiān)固，就無法進(jìn)行徹底的清理。此外，還需要安裝空壓機(jī)和儲(chǔ)氣罐，這將導(dǎo)致在煤濕和黏性大的煤質(zhì)條件下，清堵過程中會(huì)有大量的氣體消耗[1]。

機(jī)械式刮刀旋轉(zhuǎn)清堵裝置由于刮刀在壁面上進(jìn)行360°的旋轉(zhuǎn)，其機(jī)械力直接作用于粘壁煤，這使得對(duì)粘壁煤的清理更為徹底。這種裝置目前被認(rèn)為是相對(duì)可靠的清堵工具，但由于刮刀的長(zhǎng)度和上口的圓周直徑存在一定局限性，其清堵的高度通常不超過1.5m，入口直徑也不超過1.6m，因此難以解決高位堵煤?jiǎn)栴}。

因此，某電廠提出一種改造方案，在取消原有煤倉(cāng)出口落煤管基建時(shí)，在給煤機(jī)的上部安裝刮刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械清堵設(shè)計(jì)，并采取雙臺(tái)套布置。這一設(shè)計(jì)能最大限度地提高機(jī)械清堵工作高度，使刮刀的總長(zhǎng)度能夠達(dá)到2.5m，而刮刀的上口直徑可以達(dá)到1.2m。此外，在清堵裝置的上部還增設(shè)旋風(fēng)式或矩陣式脈沖清堵裝置，有效地解決了煤倉(cāng)粘壁堵煤等一系列特殊情況。

2 技術(shù)路線

本電廠改造技術(shù)路線如下：先拆除原煤斗出口位置的落煤管段部分和插板門，并根據(jù)原煤斗型線重新設(shè)計(jì)的過渡倉(cāng)段并安裝過渡段。在過渡倉(cāng)段配備上刮刀360°旋轉(zhuǎn)機(jī)械、超薄型防堵電動(dòng)插板門、下刮刀360°旋轉(zhuǎn)機(jī)械和電氣控制系統(tǒng)。上下刮刀可以對(duì)附近2.5m 范圍內(nèi)進(jìn)行清堵操作，并且下刮刀工作范圍可以延伸至給煤機(jī)內(nèi)部，以確保最細(xì)部分能夠被徹底清理。刮刀清理位置倉(cāng)體上口位置直徑為1200mm，在刮刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械裝置的上方安裝脈沖氣力裝置，該設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)在于安裝不受倉(cāng)壁橫截面周長(zhǎng)大小范圍的約束，適用于四邊形和圓周直徑超過1200mm 長(zhǎng)度的倉(cāng)體。

該設(shè)計(jì)動(dòng)力源來源于壓縮空氣（0.4～0.8MPa），流量為0.2m3/min，該清堵設(shè)計(jì)具有結(jié)構(gòu)緊湊，清堵效率高的優(yōu)勢(shì)[2]。設(shè)計(jì)可伸縮噴嘴用于模擬人工使用鐵鏟清理作用。該噴嘴沿著落煤管倉(cāng)壁進(jìn)行矩陣式或螺旋式的設(shè)計(jì)，共有1～3層，每層配備2～4個(gè)噴嘴。噴嘴的出口與內(nèi)壁保持平齊，而脈沖控制儀則控制電磁閥根據(jù)時(shí)間和順序的設(shè)計(jì)定時(shí)開啟關(guān)閉，壓縮空氣經(jīng)過可伸縮式噴嘴（D40mm）被噴射出來，噴射方向?yàn)檠刂鴤}(cāng)壁向四周噴射。這種設(shè)計(jì)產(chǎn)生類似氣鏟的效應(yīng)，能夠及時(shí)清除板結(jié)初期并不堅(jiān)硬的粘煤，從而避免板結(jié)煤大量積累，形成嚴(yán)重堵塞。

另外，氣流旋轉(zhuǎn)會(huì)在中間區(qū)域形成低壓區(qū)，高壓區(qū)氣流不斷流向低壓區(qū)，形成翻轉(zhuǎn)氣流，在料倉(cāng)橫斷面氣流形成剪力作用破壞棚料拱，能夠?qū)ε锪险潮诓糠诌M(jìn)行有效清理。清堵裝置在運(yùn)行過程中與給煤機(jī)的運(yùn)行信號(hào)和斷煤信號(hào)相連接。在給煤機(jī)工作時(shí)，清堵裝置會(huì)根據(jù)時(shí)間繼電器設(shè)定的時(shí)間間隔（例如2h、4h等）進(jìn)行定期清堵，對(duì)粘壁煤進(jìn)行及時(shí)的刮除，以防止粘壁煤逐漸積累過多，最終導(dǎo)致堵塞問題。接收到給煤機(jī)的斷煤信號(hào)后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)并運(yùn)行一周，確保及時(shí)清理粘在墻上的煤，以確保給煤的流暢性。

3 改造方案

本文以某機(jī)組給煤機(jī)清堵裝置改造為例進(jìn)行分析，要求技術(shù)人員提前熟悉相關(guān)圖紙，準(zhǔn)備好相關(guān)工具和材料。在設(shè)備到場(chǎng)后進(jìn)行檢查和核對(duì)，清堵裝置上焊接對(duì)角吊耳，總共有4個(gè)，吊耳板的厚度和焊腳的高度均需≥10mm。拆除原有落煤管道，利用手動(dòng)葫蘆將拆卸下來的落煤管懸掛在給煤機(jī)上，并將其轉(zhuǎn)移到預(yù)定的地方進(jìn)行儲(chǔ)存。采用手動(dòng)葫蘆來固定過渡倉(cāng)，并在校準(zhǔn)后進(jìn)行連接，確保過渡倉(cāng)與原始煤倉(cāng)之間的水平偏差在±8mm 范圍內(nèi)。

過渡倉(cāng)連接上清堵機(jī)的法蘭以確保安裝的高質(zhì)量。插板門就位后進(jìn)行安裝，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的具體需求來確定插板門的安裝方向，下清堵裝置同理。設(shè)備主機(jī)的下筒與給煤機(jī)殼體之間的角焊縫焊腳高度≥8mm，下料口與給煤機(jī)進(jìn)口的連接部位沒有內(nèi)臺(tái)，旋轉(zhuǎn)清堵機(jī)的下口與給煤機(jī)進(jìn)口的同心偏差為±5mm，各個(gè)法蘭的連接面使用石棉繩進(jìn)行密封，以防止啟動(dòng)后出現(xiàn)漏粉現(xiàn)象。

現(xiàn)場(chǎng)控制柜的垂直度允許偏差為1.5mm。需要穩(wěn)固連接電纜及接地線，線頭平整，走線方式一致，電纜穿線管連接整齊，沒有出現(xiàn)松動(dòng)或脫落的情況。在指定的倉(cāng)壁位置進(jìn)行開孔，尺寸為φ56。檢查噴嘴插入落煤管的尺寸，確保噴嘴的頭部與落煤管的內(nèi)壁平齊。測(cè)量倉(cāng)壁和噴嘴底座的厚度，并在噴嘴主體上進(jìn)行標(biāo)記。噴嘴插入倉(cāng)內(nèi)5mm，電磁脈沖閥安裝在噴嘴的側(cè)面，接口部分用生料帶緊緊纏繞，以防止氣體泄漏。完成高壓軟管連接后，檢查是否存在折角或死彎的情況，驗(yàn)證送氣后沒有漏氣的情況。檢查各個(gè)回路的絕緣值，并在接線完成后進(jìn)行復(fù)查，以確保每一個(gè)接點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。

3.1 吊裝作業(yè)

核對(duì)無誤后務(wù)必清理煤倉(cāng)和場(chǎng)地，確?，F(xiàn)場(chǎng)沒有易燃和易爆物質(zhì)，并采取適當(dāng)?shù)姆阑鸫胧?。如果煤倉(cāng)壁上粘有燃煤，還需要采取預(yù)防燃煤墜落的保護(hù)措施。依據(jù)圖紙上的描述來確定設(shè)備的安裝高度，上下接口的高度均需要進(jìn)行復(fù)核，總高度的偏差應(yīng)小于80mm。當(dāng)發(fā)現(xiàn)誤差過大時(shí)，可通過底部的伸縮部分進(jìn)行調(diào)節(jié)。在進(jìn)行設(shè)備的安裝和焊接之前，確保煤倉(cāng)內(nèi)的煤已經(jīng)被徹底清除，并確保給煤機(jī)的進(jìn)料口皮帶已經(jīng)采取防火措施后開始吊裝作業(yè)。

將設(shè)備運(yùn)送到指定的地點(diǎn)，并妥善安排設(shè)備和材料的放置，吊裝作業(yè)時(shí)，可以使用鍋爐吊裝孔的電動(dòng)葫蘆，將拆卸的設(shè)備懸掛到鍋爐0米的位置。用叉車將設(shè)備安裝到板車上，并將其轉(zhuǎn)運(yùn)到指定的位置[3]。將防堵煤裝置和相關(guān)附件吊裝到給煤機(jī)平臺(tái)上，再用液壓叉車將設(shè)備運(yùn)送到施工位置完成安裝。在連接口上方1.5m 的位置，選擇對(duì)稱位置焊接4個(gè)吊耳，要求厚度不應(yīng)超過10mm。焊接時(shí)必須確保穩(wěn)固且無虛焊現(xiàn)象，焊角的高度應(yīng)為板厚δ+（2～3mm）。采取3T 手拉葫蘆提高過渡倉(cāng)提高至原煤倉(cāng)的切口處，并與原煤倉(cāng)的原始接口相連。下部按照順序安裝上刮刀、雙向插板門、下刮刀以及給煤機(jī)入口伸縮節(jié)。視情況掛上手拉葫蘆，每個(gè)葫蘆的重量不得少于3t。

3.2 焊接作業(yè)

在焊接作業(yè)中，要求根據(jù)從上到下順序進(jìn)行焊接。根據(jù)焊接技術(shù)要求，焊接的角度高度應(yīng)為板材厚度δ+（2～3mm），并且要求焊接過程應(yīng)具有多層多道的特點(diǎn)，以確保焊接質(zhì)量的平整性和光滑性。組裝焊接時(shí)要確保坡口的表面以及附近的母材上的油、漆、垢、銹等都被徹底清除，表面可見金屬般的光澤。對(duì)接焊縫應(yīng)焊接坡口10～15mm（每一側(cè)），角焊縫的焊腳尺寸K 值+10mm。碳鋼采用506、507焊條，而不銹鋼與不銹鋼、不銹鋼與碳鋼之間則使用302、312焊條。焊接完成之后，需要進(jìn)行打磨，確保表面平滑，沒有凹凸之處，并進(jìn)行無損檢測(cè)，只有在檢測(cè)合格后才進(jìn)行連接。焊接期間注意確保法蘭焊接后的變形量不超過1‰，從而避免對(duì)設(shè)備性能造成負(fù)面干擾。

3.3 接線作業(yè)

接線作業(yè)要求接線必須穩(wěn)固可靠，每完成一根接線后，都應(yīng)該用手輕輕拉伸，以避免接線松動(dòng)或出現(xiàn)虛接的情況。當(dāng)電線經(jīng)過進(jìn)線孔時(shí)，必須清理進(jìn)線孔周圍的毛刺和尖銳凸起，并使用膠皮進(jìn)行保護(hù)，以防止線皮被劃破導(dǎo)致短路。電源電纜保護(hù)軟管必須達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，確保電纜軟管具有自然的弧度，進(jìn)入箱體時(shí)不能承受過大力，軟管與鍍鋅管連接的地方必須使用專用接頭。彎制電纜管上應(yīng)確保不出現(xiàn)裂紋和明顯的凹陷，其彎扁的程度不應(yīng)超過管子外徑的10%，同時(shí)電纜管的彎曲半徑也不應(yīng)低于傳入電纜的最小允許彎曲半徑。

完成連接等一系列作業(yè)后，應(yīng)進(jìn)行試機(jī)操作，提前從上至下對(duì)設(shè)備的每一個(gè)焊腳焊縫進(jìn)行全面檢查，以確保符合工藝規(guī)范，并且周圍沒有異物或擋阻，從而保證設(shè)備安裝的穩(wěn)固性和可靠性。變換電機(jī)的轉(zhuǎn)向方向，對(duì)各種工作模式下的設(shè)備運(yùn)行狀況并完成逐項(xiàng)測(cè)試。最后要清除設(shè)備表面的油漬，然后在設(shè)備的焊接部位進(jìn)行補(bǔ)漆，并根據(jù)甲方的指示，對(duì)油漆的顏色標(biāo)簽進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)清理。在試運(yùn)72h 后一切正常，即可完成設(shè)備交接驗(yàn)收表格，并提交給運(yùn)營(yíng)部門[4]。

4 質(zhì)量驗(yàn)收

在煤倉(cāng)刮刀旋轉(zhuǎn)防堵裝置項(xiàng)目的技術(shù)改造完成之后，能夠有效地解決給煤機(jī)入口段或更高位置的堵煤?jiǎn)栴}，從而滿足爐前給煤機(jī)的出力需求。旋轉(zhuǎn)清堵裝置可有效地解決從給煤機(jī)入口段向上超過3m范圍的堵煤清理。脈沖式氣力清堵裝置有效地解決在過渡倉(cāng)段與原煤倉(cāng)段連接位置的堵煤?jiǎn)栴}，確保整體清堵高度能夠超過4m。清堵裝置具備在滿載狀態(tài)下啟動(dòng)的能力，以確保煤的連續(xù)和均勻供應(yīng)。該裝置的控制功能應(yīng)當(dāng)能夠自動(dòng)啟動(dòng)，并支持在現(xiàn)場(chǎng)或遠(yuǎn)程進(jìn)行操作和監(jiān)視。清堵裝置的設(shè)計(jì)充分考慮雨季原煤水分增加的影響，并確保清堵效果的實(shí)現(xiàn)。清堵設(shè)備在安裝完畢之后，沒有出現(xiàn)任何泄漏現(xiàn)象，并且在操作過程中也沒有出現(xiàn)卡頓或振動(dòng)超出標(biāo)準(zhǔn)的情況。

5 實(shí)施效果

某電廠經(jīng)過對(duì)清堵裝置的改造升級(jí)，在經(jīng)濟(jì)效益上有效減少了負(fù)荷損失，如某機(jī)組每次負(fù)荷為50MW，降負(fù)荷時(shí)間為1h，每臺(tái)設(shè)備一年約20次降負(fù)荷，全年損失電量計(jì)算為：50×20×2×1=2000MW。如電費(fèi)為0.5元/kWh，那么會(huì)損害100萬元/年。同時(shí)，能夠減少投油損失，假設(shè)油價(jià)價(jià)格為1000元/t，投油量為20t，按照10次降負(fù)荷計(jì)算，全年投油損失為200萬元。另外，還能減少人力成本，由于對(duì)清堵系統(tǒng)進(jìn)行改造升級(jí)，無須由人工進(jìn)行清堵，大幅節(jié)約人工清堵操作的損失。假設(shè)安排6人進(jìn)行清堵工作，每年人力支出12萬元，則節(jié)約人力成本72萬元。

從社會(huì)效益上分析，本設(shè)計(jì)充分體現(xiàn)了人本主義生產(chǎn)理念，避免了手工清堵工作量，簡(jiǎn)化安裝和施工的各個(gè)步驟，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和作業(yè)難度，降低生產(chǎn)管理成本和難度，同時(shí)也最大限度地消除工程施工過程中可能存在的安全隱患，全面提升施工環(huán)境。本設(shè)計(jì)在有效地解決電廠輸煤管道的堵煤?jiǎn)栴}的同時(shí)，確保輸煤系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，同時(shí)也有助于提高煙氣脫硫和脫硝的性能指標(biāo)。本設(shè)計(jì)能夠幫助企業(yè)更有效地采納配煤摻燒技術(shù)，從而減少企業(yè)發(fā)電生產(chǎn)成本。同時(shí)，也為處理火電廠相似問題提供解決方案，具有較高的社會(huì)價(jià)值和推廣意義。

綜上所述，為解決給煤機(jī)落煤段堵塞問題，本電廠提出了給煤機(jī)技術(shù)改造升級(jí)方案，取消原有煤倉(cāng)落煤管基建并在給煤機(jī)的上部安裝了刮刀旋轉(zhuǎn)機(jī)械清堵設(shè)計(jì)，并采取雙臺(tái)套布置。通過升級(jí)改造設(shè)計(jì)能最大限度地提高機(jī)械清堵工作高度，擴(kuò)大清堵范圍，同時(shí)增設(shè)了旋風(fēng)式或矩陣式脈沖清堵裝置，提高清堵效果，也能提高經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。